Radioactief verval tot lood

by | mei 29, 2017 | Geologie, Natuurkunde, Onderwijs

Bij de radiometrische ouderdomsbepaling van gesteenten wordt vaak het gehalte van uranium-238 en lood-206 gemeten. De halfwaardetijd, waarin het uranium-238 tot lood-206 vervalt, bedraagt 4,46 miljard jaar. Na 4,5 miljard jaar (de zogenaamde leeftijd van de aarde) zou dus minstens evenveel lood als uranium in het aardoppervlak aanwezig moeten zijn. In werkelijkheid vindt men echter meer lood dan uranium. Men kan ervan uitgaan, dat bij het ontstaan van het gesteente een onbekende hoeveelheid lood-206 direct is ontstaan. Daarbij komt, dat naast uranium-238 ook 52 andere elementen eveneens tot lood-206 vervallen. De halfwaardetijd van deze elementen varieert tussen enkele micro-seconden en 245.500 jaar. Daarom is het onmogelijk in te schatten, hoeveel van het tegenwoordig voorhanden zijnde lood-206 daadwerkelijk afkomstig is van uranium-238.

Bij radiometrische ouderdomsbepaling van gesteenten wordt van verschillende methoden gebruik gemaakt. Het principe is steeds hetzelfde: Een instabiel (radioactief) uitgangsmateriaal vervalt na verloop van een bepaalde tijd naar een een stabiel ander element. De hierna volgende lijst toont, hoeveel andere instabiele elementen eveneens tot hetzelfde stabiele element vervallen:

kalium – argon 3 andere elementen vervallen ook tot argon
rubidium – strontium 4 andere elementen vervallen ook tot strontium
samarium – neodymium 13 andere elementen vervallen ook tot neodymium
lutetium – hafnium 10 andere elementen vervallen ook tot hafnium
renium – osmium 9 andere elementen vervallen ook tot osmium
thorium-232 – lood-208 26 andere elementen vervallen ook tot lood-208
uranium-235 – lood-207 45 andere elementen vervallen ook tot lood-207
uranium-238 – lood-206 52 andere elementen vervallen ook tot lood-206
 
Bij toepassing van de uranium-238 – lood-206 methode wordt in het algemeen uitsluitend rekening gehouden met het verval van uranium 238.1  Alle overige elementen, die eveneens tot lood-206 vervallen, worden genegeerd.

Het vervalschema van uranium-238 tot lood-206:

uranium-238 vervalt met een halfwaardetijd van 4,46 miljard jaar tot thorium-234 vervalt met een halfwaardetijd van 24,1 dagen tot protactinium-234 vervalt met een halfwaardetijd van 46,69 uur tot uranium-234 vervalt met een halfwaardetijd van 245.500 jaar tot thorium-230 vervalt met een halfwaardetijd van 75.400 jaar tot radium-226 vervalt met een halfwaardetijd van 1.599 jaar tot radon-222 vervalt met een halfwaardetijd van 3,82 dagen tot polonium-218 vervalt met een halfwaardetijd van 3,04 minuten tot lood-214 vervalt met een halfwaardetijd van 27 minuten tot bismut-214 vervalt met een halfwaardetijd van 19,9 minuten tot polonium-210 vervalt met een halfwaardetijd van 0,16 milliseconden tot lood-206 (is stabiel).

In het model van een jonge aarde kan de herkomst van het tegenwoordig aanwezige radioactieve lood herleid worden op het verval van elementen met een lage halfwaardetijd. In het model van een 4,5 miljard jaar oude aarde wordt het radioactieve lood uitsluitend aan het verval van elementen met een hoge halfwaardetijd toegeschreven. Beide visies zijn even speculatief.

De vervaltijd van isotopen met een lage halfwaardetijd kan op de volgende internetsite worden gevonden:
http://nucleardata.nuclear.lu.se/nucleardata/toi/sumframe.htm (Atoommassa intypen en dan op “Show drawing” klikken).

Voetnoten

  1. Charles W. Lucas JR, Radiohalos – Key Evidence for Origin/Age of the Earth, Proceedings of the Cosmology Conference 2003, Ohio State University, Columbus, Ohio.
M
"

Artikelen

Artikelen